中国高考评价体系下的化学高考试题研究

范斌

【摘 要】化学高考以化学学科核心素养为测试宗旨，“变化观念”是其中的主要内容之一。文章总结归纳了化学高考试题考查的五个维度：质变、量变、后变、多变和不变，并基于SOLO分类理论对“变化观念”核心素养水平进行可视化与结构化处理，同时采取有效策略培育和提升学生的“变化观念”核心素养。

【关键词】高考;评价体系;核心素养;变化观念

一、前言

化学变化既是化学学科研究的核心，也是化学学科学习的重点，还是化学学科评价内容的重点。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”）提出了高中化学的课程目标，要求普通高中化学课程要以全面发展学生化学学科核心素养为主旨。“变化观念与平衡思想”是化学学科核心素养之一，要求学生能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律;认识化学变化的本质特征是有新物质生成，并伴有能量转化;认识化学变化有一定限度、速率，是可以调控的。能多角度、动态地分析化学变化，运用化学反应原理解决简单的实际问题。[1]4由此可以看出，“变化观念与平衡思想”是分层次的，从能认识物质是发生变化的（物质变化和能量变化）到能从微观角度理解变化的原因，以及能从不同视角认识化学变化到能够解释和控制化学变化，水平由低到高，逐级递增。本文总结归纳了化学高考试题考查的形式，并探究基于SOLO分类理论的教学策略，以提升学生的“变化观念”核心素养。

二、化学高考试题考查的形式

《中国高考评价体系》主要是由“一核”（立德树人、服务选才、引导教学）、“四层”（核心价值、学科素养、关键能力、必备知识）、“四翼”（基础性、综合性、应用性、创新性）三个部分组成，其中“四层”为高考的考查内容[2]。另外，课标提出，化学学业质量水平划分为4级，在每一级水平的描述中均包含化学学科核心素养的5个方面，学业质量水平是考试与评价的重要依据[1]64-67。由此可知，化学高考以化学学科核心素养为测试宗旨。那么高考是如何考查学生的“变化观念”核心素养发展水平的呢？如何在化学试题中体现“变化观念”的基础性、综合性、应用性、创新性？笔者对近几年化学高考试题进行研究，总结出化学高考试题主要是从质变、量变、后变、多变和不变五个维度考查学生的“变化观念”核心素养水平。

（一）质变的考查

质变指的是化学反应前后的物质变化及反应现象，考查内容主要有判断反应现象和生成物，写出化学反应方程式正误的判断，以及化学反应方程式的书写等。

例1 （2021年高考全国甲卷理科综合化学试题第10题）下列叙述正确的是（  ）

A.甲醇既可发生取代反应也可发生加成反应

B.用饱和碳酸氢钠溶液可以鉴别乙酸和乙醇

C.烷烃的沸点高低仅取决于碳原子数的多少

D.戊二烯与环戊烷互为同分异构体

分析 选项A、B的考查维度都是质变，选项A考查的是饱和醇（甲醇）不能发生加成反应这个简单质变，选项A说法错误。选项B考查的是碳酸氢钠能和乙酸反应生成二氧化碳气体，但不能和乙醇反应这两个质变，选项B说法正确，答案为B。从例1可以看出，高考对质变的考查相对简单，学生只要能掌握物质最基本的化学性质就能知道物质在一定条件下发生什么化学变化，并能描述反应现象以及能判断反应后的生成物是什么。学生能从质变这个维度去分析化学变化是“变化觀念”核心素养最基本的一个要求，也是“四翼”中基础性的体现。因此，教师在平常教学中应注重基础知识的教学，特别是元素及其化合物的基本性质，让学生对元素及其化合物的性质知识网络化，使学生掌握这些必备知识。

（二）量变的考查

量变指的是改变某些反应物的用量会发生新的化学变化。比如铁片能和稀硫酸反应生成氢气，但在浓硫酸中却因发生钝化而不能继续反应，硫酸的浓度导致不一样的化学变化。量变的考查内容主要有学生能根据反应物用量的变化判断反应现象和生成物，能判断化学反应方程式的正误及化学反应方程式的书写等。

例2 （2021年高考全国甲卷理科综合化学试题第26题节选）KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，若生成1mol I2，消耗的KI至少为    mol。I2在KI溶液中可发生反应：I2+I-[]I[-3]。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是           。

分析 此题是从量变角度考查学生的。KI溶液和CuSO4溶液混合可生成沉淀和I2，化学方程式为4KI+2CuSO4[             ]2CuI↓+I2+2K2SO4，反应中加入过量KI会引起新的变化，I-浓度增大，使得可逆反应I2+I-[]I[-3]平衡右移，从而增大了I2溶解度，防止I2升华及蒸馏时单质碘析出。从例2可以看出，高考对量变的考查相对较难，要求学生具备高级思维。而大部分学生的思维比较单一，在分析化学变化时只看到最开始的质变，没有注意到物质的用量，或者虽然注意到用量，但没有意识到用量的改变会引起不一样的变化。因此，能从量变这个维度去分析化学变化是“变化观念”核心素养的一个较高要求，也是“四翼”中应用性和综合性的体现。教师在教学过程中应让学生注意观察物质的用量，使学生有量变可能引起质变的意识。同时，教师要多创设情境，引导学生从改变反应物用量的角度思考有没有新的变化，最终让学生理解并掌握“量变引起质变”这个重要的化学观念和化学思想。

（三）后变的考查

后变指的是在初始质变基础上得到的生成物发生的后续的化学变化。比如用金属铝做阳极电解氢氧化钠溶液，阳极先是铝失去电子产生Al3+，但生成的Al3+会有后续变化，Al3+会与周围的OH-继续反应生成AlO[-2]。后变的考查内容主要有判断反应现象和生成物，判断化学反应方程式的正误和现象，以及过程的分析等。

例3 （2019全国Ⅲ卷高考化学试题第26题节选）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如图1所示。回答下列问题：

写出“沉锰”的离子方程式       。

分析 该题考查的维度是后变。大部分学生能根据题干信息知道“沉锰”指的是生成了MnCO3沉淀，所以认为反应的离子方程式为Mn2++HCO[-3][           ]MnCO3↓+H+。但实际上这里还要考虑后变，即H+会继续和溶液中的HCO[-3]发生反应生成碳酸，而碳酸不稳定，又继续分解生成CO2和H2O，所以正确的离子方程式应该为Mn2++2HCO[-3][           ]MnCO3↓+CO2↑+H2O。从例3可以看出，后变的考查要求学生在思考常规质变的基础上，进一步思考生成物有没有继续和周围的物质发生后续变化，要求学生从更长远的角度去思考问题。理解和掌握后变是“变化观念”核心素养的一个很高的要求，也是“四翼”中应用性、综合性和创新性的体现。教师在平常教学中应多创设情境，让学生分析反应产物所处的状态，判断周围还有什么物质，使学生具有生成物可能会发生后续变化这个意识。

（四）多变的考查

多变指的是变化过程中有多个化学变化同时发生，而且变化有主次之分。比如碳酸氢钠溶液中不仅有碳酸氢根离子的电离，还有碳酸氢根离子的水解，而且水解的程度大于电离的程度，从而导致碳酸氢钠溶液显碱性。在碳酸氢钠的多变中，以碳酸氢根离子的水解这个变化为主。多变的考查内容主要是判断反应现象和生成物，判断化学反应方程式的正误和现象，以及过程的分析等。

例4 （2019全国Ⅲ卷高考化学试题第11题）设NA为阿伏加德罗常数值。关于常温下pH=2的H3PO4溶液，下列说法正确的是（  ）

A. 每升溶液中的H+数目为0.02NA

B. c（H+）=c（H2PO[-4]）+2c（HPO[2-4]）+3c（PO[3-4]）+c（OH-）

C. 加水稀释使电离度增大，溶液pH减小

D. 加入NaH2PO4固體，溶液酸性增强

分析 本题答案为B，其中，选项C、D都考查了学生对多变的理解。选项C中加水稀释促进电离，电离度增大，但同时有另一个变化，也就是体积增大，且体积增大的幅度超过氢离子数目增大的幅度，所以最终导致氢离子浓度减小，pH增大，所以选项C说法错误。加入NaH2PO4固体后，H2PO[-4]是电离强于水解，溶液显酸性，H+增多，但由于H2PO[-4]浓度增大会抑制磷酸的电离，溶液的酸性减弱，这两个变化方向不一致，结果不一样，且原溶液的主要变化是磷酸的电离。因此，加入NaH2PO4固体后的主要变化是抑制磷酸的电离，使溶液酸性减弱，所以选项D说法也错误。由例4可以看出，多变的考查对学生要求较高，不仅要求学生掌握基本物质，还要求学生在思考常规质变的基础上，进一步思考在同一条件下该反应物或其他物质有没有也在发生着另外一个化学变化，以及两个变化之间有怎样的关系，是相互促进还是相互干扰？哪个为主，哪个为次？多变是“变化观念”核心素养的一个较高要求，也是“四翼”中综合性的体现。教师不仅要培养学生多角度思考化学变化，还要让学生理解并掌握“影响事物的发展因素是多方面的，要抓住主要矛盾的主要方面”这个重要的哲学思想。

（五）不变的考查

不变即化学变化中虽然有新物质生成，但反应前后也有一些是没有发生变化或者没有完全变化的。比如化学变化前后的原子个数和种类是不变的，离子反应前后溶液中的总电荷不变，可逆反应达到平衡时物质的质量、物质的量和体积分数等是不变的，催化剂虽然本身参与反应，但反应前后其质量和化学性质均不变。

例5 （2021年高考全国乙卷理科综合化学试题第26题节选）“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀，该反应的离子方程式是           。

分析 陌生方程式的书写最关键是要抓住不变，化学变化前后遵循原子守恒、电子守恒、电荷守恒三大守恒定律，据此可写出该反应的离子方程式为TiO2++（x+1）H2O[]TiO2·xH2O+2H+。从例5可以看出，不变的考查要求学生要意识到化学反应有各种变化的同时也存在着不变，并且要能找到变化中的不变。不变是“变化观念”核心素养的一个较高要求，也是“四翼”中应用性、综合性和创新性的体现。教师在教学过程中要追求理解的化学教学，也就是尽量让学生去理解每一个化学变化的本质，而不是让学生死记硬背一些物质的化学性质。

由以上例题可以看出，高考试题非常重视对“变化观念”核心素养的考查，而且水平不一，想要设置试题简单一些，就只考查质变，想要提高区分度，使题目难度大一点，那么就考查量变、多变、后变或不变，甚至全部涉及。因此，教师在平时的教学中应注重学生“变化观念”核心素养的培养与发展，引导学生从质变、量变、多变、后变、不变多维度观察、认识、分析和理解物质的变化。

三、基于SOLO分类理论的教学策略

SOLO（structural of the observed learning outcome）分类理论是以等级描述为特征对学生学业进行评价的方法，根据学生解决问题时所呈现出的能力、思维操作、一致性与收敛和应答结构4个方面的评价分析，将学生的认知发展水平由低到高依次划分为前结构、单一结构、多元结构、关联结构和抽象拓展结构5个层次。[3]为了能让教师在制订教学策略时更有针对性以及能让学生更好地了解自身的“变化观念”水平，笔者基于SOLO分类理论对“变化观念”核心素养水平进行如下可视化与结构化处理（见表1和图2）。

由表1和图2可知，基于SOLO分类理论的“变化观念”结构水平反映了学生的“变化观念”核心素养水平的发展是一个由低到高的递变过程。教师应遵循学生的认知规律并采取有效策略培育和提高学生的“变化观念”核心素养。

（一）夯实基础，追求理解的教学

处于前结构水平的学生通常基础比较弱，对学习没有信心，对于知识的理解是相对无序、凌乱的。教师首先要了解学生情况，分析学生学情，综合分析并研判出学生的学习起点在哪里，明确学生已掌握物质的哪些性质，缺漏哪些性质。其次，教师在教学中要根据学生学情适当降低问题难度，多对学生进行鼓励性评价，不论学生的回答是否正确，都应该给予学生鼓励，提升学生的学习信心。最后，教师要注重引导学生对物质性质的理解，而不是让学生死记硬背。教师可以借助多媒体信息技术，促进学生对物质结构及性质的理解和掌握，同时选择并创设合适的问题情境，激发学生兴趣，激活学生思维。另外，教师可以引导学生掌握分析物质性质的方法，如引导学生从价类二维视角分析物质的性质，推测物质可能的变化，同时分析出学生对原有知识的理解可能在什么地方存在理解的偏差，为什么会造成理解的偏差等，促进学生的“变化观念”水平由前结构水平向单点结构水平发展。

（二）开展实验探究教学，发展学生的信息意识

处于单点结构水平的学生在分析物质性质和变化时，只能从单一的性质或角度来分析，在学习过程中容易停留在逻辑思维的浅层，没有高阶思维的介入。教师在教学过程中要积极创设真实情境，合理预设问题进阶，启发学生思维，提醒学生思考每一个化学变化，思考为什么会有这些变化。从而激发学生的变化意识，使他们养成多角度思考化学变化的意识和习惯，促进学生的“变化观念”水平由单点结构水平向多点结构水平发展。另外，处于单点结构水平的学生在解题时经常“一目十行”，跳过题干中的多个关键信息，看不到题目中的隐藏信息或只抓住题目中的一个信息点，从而忽视了其他化学变化。要解决这一问题，教师就需要在整个教学过程中重视对学生关键信息的挖掘和提取能力的培养，引导学生学会审题，对问题中的关键信息有整体的把握，并发现隐藏的信息。比如，教师可以引导学生关注过量、足量等有关量的描述。在工艺流程问题中，教师可以引导学生掌握操作过程的分析要素，如原来有什么，加入了什么，生成了什么，增减了什么，剩下了什么等。

（三）建构知识体系，创设真实情境

处于多点结构水平的学生在分析化学变化的过程中，根据物质性质和题目信息知道可能有量变、后变、多变、不变，但不能对题目所给的信息进行整合，不能确定或确定不准最终的变化结果，在综合分析化学变化时出现思维障碍。首先，教师应该注重引导学生在学习的过程中把大脑中散乱的知识点进行分析、综合、归纳总结，由点到线再到面，最终通过发散思维将各个物质性质与转化之间的关系衔接起来，使学生形成认知模型，并将所形成的认知模型运用到解决复杂的问题中去，促进学生巩固多点结构水平，并向关联结构水平和抽象拓展结构水平发展。其次，教师可以开展基于真实情境的问题解决或项目式学习，让学生在课堂中亲历问题的解决过程。最后，教师通过真实的问题情境组织、引导、展开整个教学单元活动，让学生在这些真实情境下相互合作、收集信息、整合资源、参与探究，使学生的学习方式由以知识记忆为主转向获得知识和能力为主，真正将教学从“以知识为核心”推向“以素养为核心”，促进学生深度学习。

（四）以学科大概念为载体，实施单元整体教学

处于关联结构水平的学生能够将多个知识点进行关联组合，形成知识网络，能对某个情境所给的多个信息进行综合运用，但由于缺乏对变化规律的总结与提炼，对于陌生或新颖的变化情境不能确定变化结果。课标指出教学设计要突出化学基本观念（大概念）的统领作用[1]8，充分发挥大概念对实现知识的结构化和素养化的功能价值。学科大概念是指反映学科本质，具有高度概括性、统摄性和迁移应用价值的思想观念，被认为是能够连接碎片化知识的一种有意义的模式。学科大概念能为学生提供解决复杂问题的分析框架，可运用于新的情境，具有持久的可迁移应用价值。以学科大概念為载体实施的单元整体教学有助于学生总结变化规律。比如，“结构决定性质”这一学科大概念，揭示了不同物质具有不同性质或相似性质的根本原因，是学生理解物质性质的思维框架，为研究物质及其转化提供了认识角度和思维方法。再比如，学生掌握了“变化是守恒的”这一学科大概念，对原电池的原理会理解得更透彻，不仅可以知道原电池中电子移动这个变化，还可以知道因为电荷守恒，电解液中离子也要移动的这个变化。因此，教师可以对不同的模块知识进行单元整体设计，建构以学科大概念为核心的概念框架，采用知识进阶式教学策略实施单元教学，有效帮助学生在头脑中形成单元知识的概念网络结构，促进学生对知识内容的深度理解，让学生掌握变化规律，实现学科知识的迁移与应用，促进“变化观念”水平由关联结构水平向抽象拓展结构水平发展。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]教育部考试中心.中国高考评价体系[M].北京：人民教育出版社，2019.

[3]丁海林.利用SOLO分类理论分析中澳高考化学试题的差异[J].化学教育（中英文），2020（9）：1-5.

（责任编辑：罗小荧）